[发明专利]一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法，特别是一种通过在丝素表面接枝含有酪氨酸的多肽，促进酪氨酸酶催化丝素和功能性氨基化合物反应，实现丝素材料酶法功能化改性的方法，属于纺织生物技术领域。

背景技术

丝素材料包括以丝素蛋白为原料的丝素膜、丝素支架及真丝织物等。丝素有良好的生物相容性，以其为原料加工的再生丝素蛋白材料在医学及组织工程领域中有较广泛的用途。近年来，为了拓展丝素材料的应用领域，国内外在丝素功能化改性方面进行了相关研究。其中，以化学方法应用较多，一般多以戊二醛、多元羧酸、京尼平等对丝素蛋白进行交联或与外源功能化合物接枝。这类方法在改善丝素材料性能的同时也存在一定不足，包括易产生化学有害物质残留等问题。生物方法具有安全、高效、专一和环境友好等优点，以酶法对丝素蛋白材料进行改性，不但保持了丝素蛋白原有的优良特性，而且赋予丝素蛋白材料新的应用性能，对环境影响也较小，因此具有一定的应用前景。

生物酶对丝素蛋白材料的改性功效与蛋白结构、酶的选择性等相关。丝素蛋白中疏水性甘氨酸、丙氨酸剩基含量较高，其次为含极性基团的丝氨酸(约12～15％)和酪氨酸残基(约10％)，其中酪氨酸有稍高的反应活性。酪氨酸酶，作为一种多酚氧化酶，能催化氧化含酚羟基的酪氨酸剩基生成多巴醌，并可进一步与含氨基的功能性化合物反应，为丝素的功能化改性提供了方法。研究表明，由于丝素中酪氨酸残基分布于由疏水性较强的丙氨酸和甘氨酸组成的大分子链中，降低了酪氨酸酶与丝素上酚羟基位点间反应的可及度，因此，酪氨酸酶法丝素蛋白功能化改性的效率有待提高。

漆酶可与其特殊的介体2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物(TEMPO)组成漆酶/TEMPO体系，该体系可对醇类结构进行氧化，生成具有反应性的醛。根据漆酶/TEMPO体系这一特点，可考虑在丝素功能化改性中，先以漆酶/TEMPO体系进行丝素(SF)处理，将丝素中色氨酸残基上的醇羟基部分氧化，生成具有反应性的醛基；在此基础上，将含有酪氨酸结构的多肽(P)与丝素同浴处理，通过丝素上的醛基与多肽上氨基反应，促使多肽接枝到丝素上(SF-P)，提高丝素蛋白的反应性；此后，以酪氨酸酶催化氧化丝素，不仅可与功能性氨基化合物(A)直接反应(形成SF-A结构)，而且还可通过氧化丝素上新接枝的多肽，增加丝素表面氨基化合物的接枝量(形成SF-P-A结构)，制备出功能性丝素材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法，旨在通过在丝素表面接枝含有酪氨酸酶的多肽，提高酪氨酸酶催化氧化丝素与外源功能性氨基化合物接枝的效率。

为解决上述技术问题，本发明借助于漆酶/TEMPO体系处理丝素，促进含酪氨酸的多肽在丝素表面接枝，再以酪氨酸酶催化氧化丝素和功能性氨基化合物交联，在此基础上制备功能性丝素材料，具体工艺与步骤如下：

(1)漆酶/TEMPO体系处理丝素：将丝素材料在漆酶/TEMPO体系中浸渍，处理0.5～24小时后取出，室温下水洗1～5次；

处理工艺处方及条件：漆酶1～100U/ml、TEMPO1～50g/L，温度20～60℃，pH范围4.0～8.0；

(2)丝素表面多肽接枝：将步骤(1)丝素材料浸渍在多肽溶液中，处理0.5～12小时后取出，室温下水洗1～5次；

处理工艺处方及条件：多肽0.05～5g/L，温度20～60℃，pH范围6.0～8.0；

(3)酶促功能性氨基化合物在丝素表面接枝：将步骤(2)丝素材料浸渍在酪氨酸酶和功能性氨基化合物溶液中，处理1～24小时后取出丝素材料，室温水洗1～5次；

处理工艺处方及条件：酪氨酸酶1～100U/ml、功能性氨基化合物1～20g/L，温度20～60℃，pH范围6.0～8.0。

一种基于接枝多肽进行酶促丝素功能化改性的方法，所述丝素材料包括真丝织物、丝素风干膜、丝素冻干膜、纳米丝素膜及以丝素为原料的支架材料；所述漆酶和酪氨酸酶品种来源于动物、植物或微生物；所述多肽中含有1～2个赖氨酸、2～4个酪氨酸、2～6个甘氨酸或丙氨酸；所述功能性氨基化合物包括含有氨基的抗菌剂、阻燃剂、抗氧化剂、防皱整理剂、壳聚糖和聚赖氨酸。

本发明通过在丝素表面接枝含有酪氨酸的多肽，促进酪氨酸酶催化丝素和功能性氨基化合物反应，提升丝素酶法改性的效率，构建功能性丝素材料。与传统化学交联法制备丝素材料相比，本发明具有以下优点：